Подготовка к Барвенково-Лозовской операции началась с первых дней 1942 года. Операцию предполагалось проводить силами Юго-Западного и Южного фронтов. В районе Балаклеи, Лозовой и Барвенково оборона противника носила не сплошной характер, а была организована в виде ряда опорных пунктов, приспособленных к ведению круговой обороны. План операции заключался в том, чтобы совместным ударом двух фронтов прорвать оборону между Балаклеей и Артёмовском, выйти в тыл донбасско-таганрогской группировки противника, оттеснить её к побережью Азовского моря и уничтожить.
Карта-схема Барвенковско-Лозовской наступательной операции.
Советским войскам предстояло форсировать Северский Донец с левого (пологого) берега, преодолеть пересечённую местность и линии обороны противника на правом (крутом) берегу. Участок по Северскому Донцу от устья реки Берека до района Лисичанска обороняла немецкая 17-я полевая армия. Рельеф местности на правом берегу Северского Донца в районе Балаклеи, Изюма, Красного Лимана, Лисичанска, действительно, играл на руку противнику в плане возможности успешной длительной обороны ограниченными силами. Зимой 1942 года здесь ещё не было мощного рубежа вражеской обороны, но редкие оборонительные линии и пулемётные точки, установленные в удачных местах, стали труднопреодолимой преградой для советской пехоты. Кроме того, наличие множества деревень по берегам рек, например — Сухой Торец, благоприятствовало противнику в плане оперативного создания тыловых очагов сопротивления, линий обороны и отсечных рубежей.
К операции привлекались 6-я, 38-я армии и 6-й кавалерийский корпус Юго-Западного фронта и 9-я, 12-я, 37-я, 57-я армии и 1-й, 5-й кавалерийские корпуса Южного фронта. С немецкой стороны им противостояли 6-я, 17-я армии и 1-я танковая армия Группы армий «Юг». Войска противника обладали общим численным превосходством над войсками Юго-Западного и Южного фронтов по пехоте и танкам в 1,3 раза, по орудиям и минометам в 2,6 раза.
Колонна советских танков Т-34 входит в город Изюм.
Операция началась 18 января 1942 года. Две недели продолжались напряженные бои, в результате которых советским войскам удалось прорвать оборону противника на фронте протяженностью 100 км, продвинуться в западном и юго-западном направлениях на 90-100 км и захватить обширный оперативный плацдарм на правом берегу Северского Донца, с которого они могли наносить удары во фланг и тыл харьковской и донбасской группировкам.
Однако главную задачу – окружить и уничтожить крупную немецкую группировку – советским войскам завершить не удалось. В условиях общего превосходства сил противника советские войска действовали недостаточно решительно, не приняли своевременных мер по расширению прорыва на его флангах. Это позволило противнику подтянуть резервы и организовать упорную оборону. Советские кавалерийские корпуса имели недостаточное усиление танками и артиллерией. Дала о себе знать и слабая организация взаимодействия между фронтами, армиями и родами войск. 31 января операция была завершена. Потери Красной Армии составили около 40 тысяч человек, немецкие – около 25 тысяч по советским данным и 4,8 тысячи по немецким.
В советской историографии активно постулировался тезис, что благодаря Барвенково-Лозовской операции немецкое командование не смогло перебросить с южного участка советско-германского фронта подкрепления к Москве, где советские войска успешно перешли в контрнаступление. Однако сама операция, начатая во второй половине января 1942 года, вне зависимости от её исхода, уже никак не могла повлиять на общий исход битвы под Москвой.